碳纖維加固在混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用存在以下主要局限性:
1.對結(jié)構(gòu)剛度提升有限
當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)存在較大變形或開裂時,碳纖維布對剛度的改善作用不足10%,難以有效解決剛度問題。
2.抗彎承載力加固效果受限
若構(gòu)件因抗彎承載力不足需加固,碳纖維布用量超過四層時,其極限應(yīng)變能力低于受彎結(jié)構(gòu)需求,可能導(dǎo)致加固效果不理想。此外,碳纖維與鋼筋共同工作時,鋼筋易先達(dá)到強(qiáng)度極限,碳纖維強(qiáng)度利用率不足20%。
3.抗扭加固效果不確定
碳纖維布在抗扭加固中的研究較少,其極限應(yīng)變能力難以滿足受扭結(jié)構(gòu)需求,實際應(yīng)用中需謹(jǐn)慎評估。
4.對大剪切力適應(yīng)性差
在剪切力較大的情況下,碳纖維布的加固穩(wěn)定性可能不理想,長期使用易出現(xiàn)性能劣化。
5.結(jié)構(gòu)形變敏感性問題
若原結(jié)構(gòu)已發(fā)生較大形變,碳纖維布的應(yīng)變滯后特性可能加劇結(jié)構(gòu)損傷,無法滿足抗震要求。
6.粘結(jié)層易破壞
混凝土與碳纖維間的環(huán)氧樹脂粘結(jié)層易因環(huán)境因素(如濕度、溫度變化)或施工缺陷(如氣泡、空鼓)發(fā)生剝離或失效,影響加固效果。
7.脆性材料特性
碳纖維為脆性材料,破壞時可能突然斷裂,與未加固混凝土結(jié)構(gòu)的延性破壞相比,安全性風(fēng)險更高。
8.施工質(zhì)量依賴度高
碳纖維加固效果受施工工藝影響顯著,如膠粘劑配比、表面處理、氣泡處理等環(huán)節(jié)若控制不當(dāng),可能導(dǎo)致加固失效。
9.環(huán)境與耐久性限制
長期暴露于高溫(超過60℃)、紫外線或化學(xué)腐蝕環(huán)境時,碳纖維及膠粘劑可能老化,降低加固效果。此外,其防火性能較差,臨界溫度僅約300℃。
10.經(jīng)濟(jì)性與市場亂象
部分工程因盲目選擇碳纖維加固導(dǎo)致成本增加,且市場存在劣質(zhì)材料混雜、維修費(fèi)用高等問題。
綜上,碳纖維加固需結(jié)合結(jié)構(gòu)具體問題、受力類型及環(huán)境條件綜合評估,避免盲目應(yīng)用。